WO2005069425A1 - 多重モード誘電体共振器、誘電体フィルタおよび通信装置 - Google Patents

多重モード誘電体共振器、誘電体フィルタおよび通信装置 Download PDF

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WO2005069425A1
WO2005069425A1 PCT/JP2004/016998 JP2004016998W WO2005069425A1 WO 2005069425 A1 WO2005069425 A1 WO 2005069425A1 JP 2004016998 W JP2004016998 W JP 2004016998W WO 2005069425 A1 WO2005069425 A1 WO 2005069425A1
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WO
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dielectric
support rod
mode
cavity
dielectric resonator
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Application number
PCT/JP2004/016998
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masamichi Ando
Takaya Wada
Kunihiro Komaki
Original Assignee
Murata Manufacturing Co., Ltd.
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators
    • H01P7/105—Multimode resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2084—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators
    • H01P1/2086—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with dielectric resonators multimode

Definitions

  • Multi-mode dielectric resonator dielectric filter, and communication device
  • the present invention relates to a dielectric resonator operating in a multiple mode, a dielectric filter, and a communication device including the same.
  • Patent Documents 1 and 2 for example, a multi-mode dielectric resonator in which a dielectric core is disposed in a conductive cavity and a plurality of TE01 ⁇ modes are multiplexed has been used.
  • the dielectric resonators disclosed in Patent Documents 1 and 2 disclose a TE01 ⁇ mode in which a substantially cubic dielectric block is arranged in a substantially cubic cavity, and an electric field vector rotates around three axes orthogonal to each other. Is tripled.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-60804
  • Patent Document 2 JP 2001-60805
  • Fig. 17 shows an example of the configuration of a conventional multi-mode dielectric resonator using a support base and the resonance modes generated thereby.
  • the support base 40 is a dielectric force, and supports the dielectric core 1 in the cavity 2 to arrange the dielectric core 1 in the center of the cavity.
  • ( ⁇ ) shows the electric field vectors of the three TE01 ⁇ modes (cylindrical coordinate system representation) and
  • ⁇ shows the electric field vectors of the three TM01 ⁇ modes (cylindrical coordinate system representation) with arrows.
  • the three TM01 ⁇ mode resonance modes act as spurious modes. Due to the effect of the spurious mode (response of the spurious mode occurs), there is a problem that good attenuation characteristics cannot be obtained when the dielectric resonator is used as a filter.
  • a low dielectric constant A method has been adopted in which the dielectric core 1 is adhered to a support base 40 which also has ceramic strength, and the support base 40 is fixed to the bottom surface in the cavity 2.
  • an object of the present invention is to provide a multi-mode dielectric resonator which has solved the above-mentioned problems affected by the spurious mode and the problem of reliability due to the support structure of the dielectric core via the support, and a dielectric including the same. It is decided to provide filters and communication devices provided with these.
  • a dielectric resonator of the present invention is a multi-mode dielectric resonator in which a dielectric core is disposed inside a conductive cavity with a predetermined inner wall surface force of the cavity separated by a predetermined distance.
  • a through hole is formed in the dielectric core, a support rod is inserted through the through hole, and the support rod is fixed to the cavity, whereby the dielectric core is supported in the space inside the cavity.
  • An insulating bushing is arranged between the inner wall of the through hole provided in the dielectric core and the support rod.
  • This pushing also constitutes a material having a dielectric constant lower than that of the dielectric core.
  • the cavity has a rectangular parallelepiped shape, and two or three support bars are provided, and both ends of each support bar are joined to a pair of opposite inner walls of the cavity, respectively.
  • the dielectric core has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • At least a part of the support rod is made of a material having a lower dielectric constant than the dielectric core.
  • the support rod is made of a hollow material made of a material having a lower dielectric constant than the dielectric core. Shape and inside Place the conductor inside the sky.
  • the multimode dielectric resonator is excited by three TE01 ⁇ modes in which an electric field vector rotates around three coordinate axes orthogonal to each other.
  • the dielectric filter of the present invention is characterized by comprising a multimode dielectric resonator having the above-described structure, and external coupling means for externally coupling to a predetermined mode.
  • the communication device of the present invention is characterized in that a multimode dielectric resonator or a dielectric filter having the above structure is provided in a high-frequency circuit section.
  • a through hole is formed in a dielectric core, a support rod is passed through the through hole, and the support rod is fixed to the cavity, so that a dielectric is formed in the space inside the cavity.
  • the body core can be supported without using a support such as a ceramic substrate. Therefore, the problem of a decrease in reliability due to the use of the adhesive can be avoided.
  • the problem that the frequency of the TM01 ⁇ mode, which is a spurious mode when using the TE01 ⁇ mode, approaches the TE01 ⁇ mode can be avoided.
  • a dielectric support since a dielectric support is not used, it is possible to prevent a decrease in the resonance frequency of the TM01 ⁇ mode, in which the electric field vector is directed in the thickness direction of the support, without affecting the resonance frequency of the TE01 ⁇ mode to be used. Can be as far as frequency.
  • the resonance frequency of the ⁇ mode (TM01 ⁇ mode in cylindrical coordinate system) in which the vector is oriented is much higher than the used frequency.
  • the effect can be further enhanced by forming the pushing from a material having a lower dielectric constant than the dielectric core.
  • the cavity is formed in a rectangular parallelepiped shape, and two or three support rods are closed at both ends.
  • the dielectric core having the through hole can be easily manufactured.
  • the support rod is made of a material having a lower dielectric constant than the dielectric core, and a conductor is disposed inside the hollow shape, so that the dielectric core is formed by the dielectric portion of the support rod. Since it is supported, a decrease in the Q of the resonator can be suppressed. Moreover, since the inner wall of the cavity can be short-circuited by the conductor inside the hollow, the resonance frequency of the TM mode, in which the electric field vector is directed between the inner walls of the cavity, becomes extremely higher than the used frequency, and the effect of spurious mode is reduced. Can be avoided.
  • the multi-mode dielectric resonator and external coupling means for externally coupling to a predetermined mode are provided, so that the dielectric filter is small and has low insertion loss. Can be used.
  • a compact and low-loss communication device can be obtained by providing the multi-mode dielectric resonator or the dielectric filter in the high-frequency circuit section.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a multimode dielectric resonator according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an electromagnetic field distribution of TE01 ⁇ X mode and TM01 ⁇ X mode among a plurality of resonance modes generated in the resonator.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a multimode dielectric resonator according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a multimode dielectric resonator according to a third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a multimode dielectric resonator according to a fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of another multimode dielectric resonator according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an assembly structure of a multimode dielectric resonator according to a fifth embodiment.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view and a sectional view showing a structure of a main part of a multimode dielectric resonator according to a sixth embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an assembly structure of a multimode dielectric resonator according to a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing a structure of a main part of a multimode dielectric resonator according to an eighth embodiment.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing an assembly structure and a main part structure of a multimode dielectric resonator according to a ninth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a relationship between frequencies of respective resonance modes generated in the resonator and a resonator having a conventional support base.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a dielectric filter according to a tenth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a dielectric filter according to an eleventh embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a communication device according to a twelfth embodiment.
  • FIG. 16 is an equivalent circuit diagram for the TM01 ⁇ X mode of the multimode dielectric resonator shown in FIG. 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a conventional multimode dielectric resonator using a support and an example of a resonance mode generated thereby.
  • FIG. 1 is a perspective view of the basic components of a multimode dielectric resonator.
  • the three-dimensional shape of the inner surface of the cavity is represented by a frame.
  • This multimode dielectric resonator is composed of a cavity 2, a dielectric core 1, and a support rod 3.
  • the cavity 2 has a substantially rectangular parallelepiped (hexahedral) shape.
  • the dielectric core 1 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is disposed substantially at the center of the space inside the cavity 2.
  • the dielectric core 1 is provided with a through-hole 12 penetrating between two opposing surfaces, and the support rod 3 is fitted into the through-hole 12 through-hole.
  • the support rod 3 is electrically conductive, and is joined by joining both ends of the support rod 3 to opposing inner walls of the cavity 2, respectively.
  • the body core 1 is supported in the space inside the cavity 2.
  • FIG. 2 shows two resonance modes generated in the multimode dielectric resonator.
  • X, ⁇ , and Z are coordinate axes in the three-dimensional direction shown in FIG. 1, and
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of each two-dimensional plane.
  • solid arrows indicate electric field vectors
  • dashed arrows indicate magnetic field vectors
  • dot and cross symbols indicate directions of electric or magnetic fields.
  • FIG. 2A shows the TE01 ⁇ mode in the cylindrical coordinate system notation.
  • ⁇ since the electric field vector turns around a plane perpendicular to the X axis (a plane parallel to the ⁇ - ⁇ plane), this is represented as TE01 ⁇ X mode.
  • the dielectric core 1 has a cubic shape, a TEO1S y mode in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the ⁇ -axis and a TE01 ⁇ ⁇ mode in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the Z-axis similarly occur.
  • ( ⁇ ) in FIG. 2 is a TM01 ⁇ mode in a cylindrical coordinate system notation in which an electric field vector is directed between inner walls facing each other in the cavity.
  • this is expressed as TM01 ⁇ X mode.
  • the dielectric core 1 has a cubic shape, a TMOl mode in which the electric field vector is oriented in the ⁇ -axis direction and a TM01 ⁇ mode in which the electric field vector is oriented in the Z-axis direction are similarly generated.
  • These three TM01 ⁇ modes are all spurious modes here.
  • FIG. 3 shows an example of the multimode dielectric resonator according to the second embodiment.
  • the method of showing these multimode dielectric resonators is the same as in the case of FIG. 1, and the shape of the cavity is represented by a frame showing the three-dimensional shape of the inner wall surface.
  • the force using the substantially cubic dielectric core 1 is used.
  • the substantially spherical dielectric core 1 is used. That is, a through hole 12 passing through the approximate center of the spherical dielectric core 1 is provided, and the support rod 3 is fitted into the through hole 12. Then, both ends of the support rod 3 are fixed to the cavity 2.
  • the dielectric core 3 is substantially spherical, three TE01 ⁇ modes orthogonal to each other are generated.
  • a cylindrical dielectric core 1 is used. That is, the through-hole 12 is formed on the central axis parallel to the generatrix on the side surface forming the cylindrical surface of the cylindrical dielectric core 1.
  • the support rod 3 is fitted through the through hole 12.
  • a mass of dielectric core 1 composed of a plane perpendicular to the X- ⁇ plane and a plane parallel thereto is used. Similarly, even in such a polyhedral shape, they are orthogonal to each other.
  • Three TE01 ⁇ modes are generated, which can be used for IJ.
  • the cross-sectional shape of the through-hole 12 provided in the dielectric core and the cross-sectional shape of the support rod 3 are both circular.
  • the cross-sectional shapes are both rectangular, and the dimensions are determined so that the support rod 3 fits into the through hole 12 of the dielectric core 1 with an appropriate degree of rigidity.
  • the dielectric core 1 does not move in the axial direction of the support rod 3 and does not rotate around the axis. Therefore, the positional stability of the dielectric core 1 with respect to the space inside the cavity 1 can be improved. As a result, it is possible to stabilize the electrical characteristics against shock and vibration.
  • the support rod 3 is made of a dielectric material, has a through hole 4 in the axial direction in the longitudinal direction, and has a conductor film formed on the inner surface thereof.
  • the dielectric core 1 is mechanically supported by the dielectric portion of the support rod 3, and the conductor film on the inner surface of the through hole 4 is used to electrically short-circuit the opposing inner walls of the cavity.
  • FIG. 16 shows an equivalent circuit for the TM01 ⁇ ⁇ mode of the dielectric resonator in which the opposing inner walls of the cavity are short-circuited by the support rod 3 oriented in the X-axis direction.
  • the equivalent circuit is represented as ( ⁇ ).
  • C represents the capacitance component between the opposing inner wall surfaces of the cavity with the dielectric core 1 interposed therebetween
  • L represents the inductance component of the conductor of the cavity 1 in a lumped constant circuit.
  • the resonance frequency of the ⁇ M01 ⁇ X mode is determined by such a parallel resonance circuit.
  • FIG. 5 when the inner wall surface of the cavity 2 is short-circuited by the support rod 3 through the dielectric core 1, as shown in FIG.
  • the inductance LS is connected in parallel with the capacitance C '.
  • LS is an inductance component of the support rod 3.
  • V can prevent the conductor from directly contacting the dielectric core 1, so that the Q of the resonator can be kept high.
  • the support rod 3 has a cylindrical shape having a through hole 4, and the conductor rod 5 that also has a metal wire force passes through the through hole 4. .
  • the dielectric core 1 is mechanically supported in the space inside the cavity 2 by the support rod 3, and both ends of the conductor rod 5 are electrically connected (short-circuited) to opposing inner walls of the cavity 2 respectively. Even with such a structure, the Q of the resonator can be maintained high without the conductor being in direct contact with the dielectric core 1. Also, electrical conduction can be easily achieved by using a metal cavity and passing both ends of the conductor bar 5 through holes provided in the cavity 2 and soldering.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the relationship between the dielectric core and the support rod.
  • ( ⁇ ) is a perspective view showing a structure for fixing a unit including the dielectric core 1 and the support rod 3 to the cavity 2.
  • the support rod 3 is a metal rod, and has a cylindrical low dielectric constant insulator pushing made of a low dielectric constant insulator material such as PTFE (hereinafter simply referred to as "pussing"). )) 6 is fitted into the center of the support rod 3 The support rod 3 into which the pushing 6 is fitted is inserted into the through holes 11 and 12 provided in the dielectric core 1 (naturally, no adhesive is used).
  • a through hole 11 penetrating in the vertical direction in the figure and a through hole 12 penetrating in the horizontal direction in the figure are formed in the dielectric core 1.
  • the through holes 11 and 12 are provided at positions not directly intersecting inside the dielectric core 1.
  • Screw holes 7 are formed at both ends of the support rod 3, and as shown in FIG.
  • the Q of the resonator does not decrease.
  • the dielectric core 1 is also a dielectric ceramic, and its specific dielectric constant is about 80, whereas the pushing 6 is made of PTFE and its dielectric constant is as low as 2-3. The concentration of the electric field energy can be avoided, and the effect of suppressing the Q decrease can be enhanced.
  • the Y-axis force is a force that is orthogonal in two dimensions as viewed from the above.
  • two through holes 11 and 12 are orthogonal to each other inside the dielectric core 1.
  • FIG. 8A is an exploded perspective view showing a relationship between a dielectric core and a support rod
  • FIG. 8B is a cross-sectional view taken along a plane passing through the through holes 11 and 12 of the dielectric core 1.
  • a recess 8 is formed at the intersection between the two support rods 3x and 3z so that they can cross inside the dielectric core 1, and the recesses 8 are arranged so as to be in contact with each other.
  • two pushing rods 6 are fitted to the supporting rods 3x and 3z so that the pushing rod 6 of the supporting rod 3x and the pushing rod 6 of the supporting rod 3z do not interfere with each other.
  • the support rods 3z, 3x, and the pushing 6, When assembling a unit including the dielectric core 1, the support rods 3z, 3x, and the pushing 6, first, the two pushers 6, 6 are fitted into one of the support rods 3z, and the support rod 3z into which the pusher 6 is fitted. Into the through hole 11 of the dielectric core 1. Next, the other support rod 3x is inserted into the through hole 12 of the dielectric core 1, and the pushing 6 is press-fitted into both ends of the support rod 3x, that is, both ends of the through hole 12, respectively. At this time, the respective concave portions 8 are overlapped so that the two support rods 3 are orthogonal to each other. After that, insert the unit consisting of the dielectric core 1, the support rods 3z, 3x, and the pushing 6 inside the cavity 2 as in the case shown in Fig. 7 (B), and also screw the external force of the cavity. Fixed by.
  • the dielectric core 1 is supported in the cavity by two support rods 3z and 3X that pass through the center of the dielectric core 1 and are orthogonal to each other. Since both the support rods 3 pass through the center of gravity of the dielectric core 1, the rotation mode around the center of gravity of the dielectric core 1 is set. In this way, the effect of the element on the support rods 3x and 3z can be minimized, and the dielectric core 1 can be more firmly supported in the cavity. As a result, characteristic fluctuations due to vibration and shock can be reduced
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the multimode dielectric resonator according to the seventh embodiment.
  • through holes 12, 13, and 11 are formed in three axial directions of X, X, and Z of the dielectric core 1, respectively.
  • the support rods 3z and 3x are inserted into two through holes 11 and 12, respectively.
  • the dielectric core becomes symmetrical in the Y- and Z-axis directions, so that even if the dielectric core 1 has a simple cubic shape,
  • the resonance frequencies of the TE01 ⁇ X mode, in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the ⁇ axis, and the TE01 ⁇ mode, in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the ⁇ axis, can be made uniform.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view showing a configuration of a main part of a multimode dielectric resonator according to an eighth embodiment.
  • through holes 12, 13, and 11 are respectively formed in the dielectric core 1 so as to pass through the centers in the axial directions of X, ⁇ , and ⁇ , and the two support rods 3 ⁇ and 3 ⁇ are orthogonal to each other inside the dielectric core 1. I am trying to.
  • the structure shown in FIG. 10 has a through hole 13 perpendicular to the through holes 11 and 12 through which the two support rods 3 ⁇ and 3 ⁇ pass.
  • a hole 15 is provided in the support rod 3 ⁇ inserted through the through hole 12, and a screw hole 16 is formed in the center of the other support rod 3 ⁇ ⁇ inserted in the through hole 11. Then, a screw 14 is passed through the through hole 13, the hole 15 is passed through the screw 14, and the screw 14 is screwed into the screw hole 16, so that the two support rods 3 ⁇ and 3 ⁇ are screwed to each other.
  • the two support rods 3 ⁇ , 3 ⁇ are connected to each other by screwing, so that the positional accuracy of the dielectric core 1 with respect to both ends of the two support rods 3 ⁇ , 3 ⁇ is increased, and the support rods are further increased. Since the rigidity of 3 mm and 3 mm is increased, the positional fluctuation of the dielectric core 1 within the cavity due to vibration and impact is further suppressed, and stable characteristics are obtained.
  • FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the multimode dielectric resonator according to the ninth embodiment.
  • through holes 12, 13, and 11 are formed in the dielectric block 1 in three axial directions of X, ⁇ , and ⁇ , and the support rods 3x, 3y, 3, and 3z are inserted into those through holes. I am trying to make it.
  • This structure is a screw that screws the two support rods 3z and 3x shown in Fig. 10 together.
  • Another support rod 3y, 3 is provided in place of 14. That is, using the support rods 3y, 3 which are substantially equally divided, a screw portion 17 is provided at an end of 3y, and a screw hole 18 is provided at an end of the other support rod 3.
  • the supporting rods 3x, 3y, 3 ⁇ ', and 3 ⁇ have fittings 6 fitted therein.
  • FIG. 11 shows a structure in which a unit formed by combining the members shown in ( ⁇ ) is fixed inside the cavity 2.
  • the ends of the support rods 3x, 3y, (3), and 3z are provided with screw holes, respectively, and the external force of the cavity 2 is also adjusted by screwing the screw 14 into those screw holes, thereby forming the dielectric core.
  • the unit consisting of 1, support rod 3, and pushing 6 is fixed to the center of the space inside the cavity 2.
  • FIG. 12 shows the resonance frequencies of a plurality of resonance modes generated in the multimode dielectric resonator! Show me! /
  • the resonance frequency of the three modes TE01 ⁇ X, TE01 ⁇ y, and TE01 ⁇ z is about 830 MHz, it is about 1.
  • Three spurious modes, TMOl ⁇ x, TMOl ⁇ y, and TMOl ⁇ z, which resonate at 1GHz are generated.
  • the dielectric core 1 is supported by the support rods 3x, 3y, 3, 3z, and the conductive rods 3x, 3y, 3 ⁇ ', 3
  • the three TMOl ⁇ modes which are spurious modes in which the resonance frequencies of the three ⁇ E01 ⁇ modes used hardly change by short-circuiting between the opposing inner walls of the three TMOl ⁇ modes, are far greater than the resonance frequencies of the three TE01 ⁇ modes. Very high frequency. Since the frequencies of these three TMOl ⁇ modes do not fall within the frequency range of Fig. 12, the state is shown as "disappearing" in Fig. 12.
  • the spurious modes TMOl ⁇ X, TMOl ⁇ y, and TMOl ⁇ z, and the resonance frequencies of both modes also use the resonance of TE01 ⁇ X, TEOl ⁇ y, Since the frequency is far away from the frequency, the effects of the three spurious modes TMOl ⁇ X, TMOl ⁇ y and TMOl ⁇ z can be avoided.
  • FIG. 13 is a perspective view of a dielectric filter.
  • cavity 2 is shown as a frame to represent only the three-dimensional shape of its inner surface. Also, the space inside this cavity 2
  • the fixing structure of the dielectric core 1 is the same as in each of the embodiments described above.
  • a through hole 11 penetrating in the Z-axis direction of the dielectric core 1 is provided, and a support rod 3z in which a low dielectric constant insulator pushing is inserted is inserted into the through hole 11, and the support rod 3z is Both ends are joined to cavity 2.
  • a through hole 13 penetrating in the Y-axis direction of the dielectric core 1 is provided, and a support rod 3y in which a low dielectric constant insulator pushing is inserted is inserted into the through hole 13, and the support rod is inserted. Join both ends of 3y to cavity 2.
  • Coaxial connectors 21 and 22 are provided on the outer surface (outer side) of the cavity 2. Actually, cavity 2 naturally has a thickness, but the thickness is omitted in the figure.
  • One end of each of the coupling loops 23 and 24 is connected to the center conductor of the coaxial connectors 21 and 22, and the other end is connected to the inner surface of the cavity 2. Since the loop surface of the coupling loop 23 faces the X-Z plane, the magnetic field pointing in the Y-axis direction interlinks with the loop surface. That is, the coupling loop 23 is magnetically coupled with the TEOl S y mode. Since the loop surface of the coupling loop 24 faces the XY plane, the magnetic field pointing in the Z-axis direction interlinks on the loop surface. That is, the coupling loop 24 magnetically couples with the TE01 ⁇ ⁇ mode.
  • a groove 9 having a predetermined depth extending in the ( ⁇ -X) axis direction and a groove 10 having a predetermined depth extending in the ( ⁇ + ⁇ ) axis direction are formed in the dielectric core 1.
  • the groove 9 has an even mode and an odd mode, which are coupling modes of the TE01 ⁇ X mode, in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the X-axis direction, and the TE01 ⁇ y mode, in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the ⁇ -axis direction. Since a difference occurs in the mode frequency, the TE01 ⁇ X mode and the TE01 ⁇ y mode are coupled due to the presence of the groove 9.
  • the groove 10 has an even mode and an odd mode, which are coupling modes of the TE01 ⁇ X mode in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the X-axis direction and the TE01 ⁇ ⁇ mode in which the electric field vector rotates in a plane perpendicular to the ⁇ -axis direction. Since a difference is generated between the frequencies of the modes, the presence of the groove 10 couples the TE01 ⁇ X mode and the TE01 ⁇ mode.
  • this dielectric filter functions as a filter having a band-pass characteristic having a three-stage resonator between the coaxial connectors 21-22.
  • FIG. 14 is a perspective view of the filter.
  • This filter consists of filter units 101a, 100, 101 It has b.
  • the filter unit 101a forms a semi-coaxial resonator by providing a center conductor 27 oriented in the Z-axis direction inside the cavity 2.
  • the center conductor 27 is also provided with a coupling loop conductor 25 connected to a predetermined position of the center conductor 27 by extending the center conductor force of the coaxial connector 21.
  • the coupling loop conductor 25 and the root of the center conductor 27 form a coupling loop.
  • the other filter unit, 10 lb forms a semi-coaxial resonator by providing a center conductor 28 facing the Y-axis direction inside the cavity 2.
  • the center conductor 28 is provided with a coupling loop conductor 26 connected to a predetermined position of the center conductor 28 by extending the center conductor force of the coaxial connector 22.
  • the coupling loop conductor 26 and the root of the center conductor 28 form a coupling loop.
  • the configuration of the filter unit 100 is basically the same as that shown in FIG. However, instead of the coupling loops 23 and 24 shown in FIG. 13, coupling windows 29 and 30 are provided.
  • the support rods 3y and 3z are fitted in through holes provided in the dielectric core 1, and both ends of the support rod are fixed to the wall surface of the cavity 2.
  • the mode of the semi-coaxial resonator of the filter unit 101a is magnetically coupled to the TE01 S y mode of the filter unit 100.
  • the first-stage and last-stage resonators are semi-coaxial resonators, and a strong coupling and an external coupling are obtained by a coupling loop, so that wideband characteristics can be easily obtained.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a duplexer having the above filter and a communication device.
  • the transmission filter and the reception filter constitute a duplexer as an antenna duplexer.
  • the transmission circuit is connected to the transmission signal input port of the duplexer, the reception circuit is connected to the reception signal output port, and the antenna is connected to the input / output port of the duplexer, thereby forming the high frequency section of the communication device.
  • a small duplexer can be configured by providing a large number of resonator stages and a small filter.
  • a small and lightweight communication device can be configured by providing a small duplexer.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

　略立方体形状の誘電体コア（１）に、互いに対向する面をそれぞれ貫通する２つの貫通孔（１１），（１２）を設け、貫通孔（１１），（１２）の内面と導電性の支持棒（３）との間に低誘電率絶縁体ブッシング（６）を介在させて支持棒（３）を挿通させ、この支持棒（３）の両端をキャビティ（２）に固定するとともに、この支持棒（３）によってキャビティの対向する内壁間を電気的に導通（短絡）させる。これにより、支持台を用いることなくキャビティ（２）内部の空間に誘電体コア（１）を配置し、利用するＴＥ０１δモードの周波数からスプリアスモードであるＴＭ０１δモードの共振周波数を大きく離す。

Description

多重モード誘電体共振器、誘電体フィルタおよび通信装置
技術分野
[0001] この発明は多重モードで動作する誘電体共振器、誘電体フィルタおよびそれらを 備えた通信装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、例えば特許文献 1, 2に開示されているように、導電性のキヤビティ内に誘電 体コアを配置して複数の TE01 δモードを多重化した多重モード誘電体共振器が用 いられている。この特許文献 1, 2に開示されている誘電体共振器は、略立方体形状 のキヤビティ内に略立方体形状の誘電体ブロックを配置し、互いに直交する 3つの軸 回りに電界ベクトルが回る TE01 δモードを 3重化したものである。
特許文献 1：特開 2001 - 60804公報
特許文献 2：特開 2001— 60805公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 従来の支持台を用いた多重モード誘電体共振器の構成とそれに生じる共振モード の例を図 17に示す。図 17において、支持台 40は誘電体力 なり、誘電体コア 1をキ ャビティ 2内で支持することにより、誘電体コア 1をキヤビティの中央部に配置して!/、る 。 （Α)は 3つの TE01 δモード（円筒座標系表現）、（Β)は 3つの TM01 δモード（円 筒座標系表現)の電界ベクトルをそれぞれ矢印で示して 、る。
[0004] ところが、このような従来の多重モード誘電体共振器においては、上記 3つの TE01
δモードを利用しょうとすると、 3つの TM01 δモードの共振モードがスプリアスモー ドとして作用する。このスプリアスモードの影響で (スプリアスモードのレスポンスが生 じて）、誘電体共振器をフィルタとして用いた場合に良好な減衰特性が得られないと いう問題があった。
[0005] また、 TE01 δモードを効率的に用いるために、略立方体形状の誘電体コアを浮か せるように固定する必要がある。そのために従来は図 17に示したように低誘電率の セラミック力もなる支持台 40に誘電体コア 1を接着し、支持台 40をキヤビティ 2内の底 面に固定する方法が採られていた。
[0006] しかし、接着剤で貼り合わせを行うために、支持台および誘電体コアの両方を研磨 して、接着面を平滑ィ匕する加工が必要であり、これ力コストアップの要因となってしま う。更に、一般的に接着剤は長期信頼性に劣るので、高温多湿環境に長期間おか れ、且つ強 ヽ衝撃を受けると誘電体コアが支持台から外れやすくなると!ヽぅ問題があ つた o
[0007] そこで、この発明の目的は、上記スプリアスモードの影響を受ける問題および支持 台を介する誘電体コアの支持構造による信頼性に関する問題を解消した多重モード 誘電体共振器、それを含む誘電体フィルタおよびこれらを備えた通信装置を提供す ることにめる。
課題を解決するための手段
[0008] (1)この発明の誘電体共振器は、導電性のキヤビティの内部に、キヤビティの内壁 面力 所定の間隔を隔てて誘電体コアを配置してなる多重モード誘電体共振器であ つて、誘電体コアに貫通孔を形成し、該貫通孔に支持棒を揷通し、該支持棒をキヤ ビティに固定することによって、キヤビティ内部の空間に誘電体コアを支持したことを 特徴としている。
[0009] (2)前記支持棒は導電性を有し、支持棒の両端がキヤビティの対向する内壁にそ れぞれ電気的に導通してキヤビティの内壁間を短絡させたものとする。
[0010] (3)誘電体コアに設けた貫通孔の内壁と前記支持棒との間には絶縁性のブッシン グを配置する。
[0011] (4)このプッシングは誘電体コアよりも低誘電率の材料力も構成する。
[0012] (5)前記キヤビティは直方体形状とし、前記支持棒は 2本または 3本設け、各支持 棒の両端をキヤビティの互いに異なる一対の対向する内壁にそれぞれ接合する。
[0013] (6)前記誘電体コアは略直方体形状とする。
[0014] (7)前記支持棒の少なくとも一部は誘電体コアよりも低誘電率の材料から構成する [0015] (8)前記支持棒は誘電体コアよりも低誘電率の材料からなる中空形状とし、その中 空の内部に導電体を配置する。
[0016] (9)前記貫通孔および支持棒の断面形状を多角形とする。
[0017] (10)前記多重モード誘電体共振器は、互いに直交する 3つの座標軸の軸回りに 電界ベクトルが回る 3つの TE01 δモードが励振するものとする。
[0018] (11)また、この発明の誘電体フィルタは、上記構造の多重モード誘電体共振器と、 その所定のモードに外部結合する外部結合手段とを備えたことを特徴としている。
[0019] (12)また、この発明の通信装置は、上記構造の多重モードの誘電体共振器または 誘電体フィルタを高周波回路部に設けたことを特徴としている。
発明の効果
[0020] (1)この発明によれば、誘電体コアに貫通孔を形成し、その貫通孔に支持棒を揷 通するとともに、支持棒をキヤビティに固定したことによって、キヤビティ内部の空間に 誘電体コアをセラミック基板などの支持台を用いることなく支持できるようになる。その ため、接着剤を用いることによる信頼性低下の問題が回避できる。
[0021] また TE01 δモードを利用する際のスプリアスモードである TM01 δモードの周波 数が TE01 δモードに近接することの問題が回避できる。すなわち誘電体の支持台 を用いないので、特に支持台の厚み方向に電界ベクトルが向く TM01 δモードの共 振周波数の低下を防ぐことができ、利用する TE01 δモードの共振周波数に影響の な 、周波数にまで離すことができる。
[0022] (2)また、前記支持棒が導電性を有し、その両端がキヤビティの対向する内壁にそ れぞれ電気的に導通していることによって、その対向するキヤビティの内壁間に電界 ベクトルが向く ΤΜモード（円筒座標系表現の TM01 δモード)の共振周波数が利用 周波数より極めて高くなる。
[0023] (3)また、誘電体コアに設けた貫通孔の内壁と支持棒との間に絶縁性のプッシング を配置することによって、誘電体コアに直接導電体が接触することによる Qの低下が 避けられる。
[0024] (4)また、前記プッシングを誘電体コアよりも低誘電率の材料から構成することによ つてその効果をより高めることができる。
[0025] (5)また、前記キヤビティを直方体形状とし、 2本または 3本の支持棒の両端をキヤ ビティの互いに異なる一対の対向する内壁にそれぞれ接合することによって誘電体 コアのキヤビティ内への機械的支持構造を強固にすることができ、振動や衝撃に対 する特性変動をより抑えることができる。
[0026] (6)また、前記誘電体コアを略直方体形状とすることによって、前記貫通孔を備え た誘電体コアを容易に製造できるようになる。
[0027] (7)また、前記支持棒の少なくとも一部を誘電体コアよりも低誘電率の材料とするこ とによって、共振器の Qの低下を抑えることができる。
[0028] (8)また、前記支持棒を誘電体コアよりも低誘電率の材料とし、その中空形状の内 部に導電体を配置することによって、支持棒の誘電体部分で誘電体コアを支持する ので、共振器の Qの低下を抑えることができる。しかも、中空内部の導電体によってキ ャビティの対向する内壁面間を短絡できるので、キヤビティの内壁間に電界ベクトル が向く上記 TMモードの共振周波数が利用周波数より極めて高くなり、スプリアスモ ードの影響を回避できる。
[0029] (9)また、前記誘電体コアの貫通孔および支持棒の断面をそれぞれ多角形状とす ることによって、支持棒に対する誘電体コアの支持棒回りの回転が強制されて誘電体 コアの回転により特性変動を抑えることができる。
[0030] (10)また、前記多重モード誘電体共振器を 3重の TE01 δモードの共振器とするこ とによって、共通のキヤビティ内に 3つの共振器を備えた小型の誘電体共振器装置 が得られる。
[0031] (11)また、この発明によれば、前記多重モード誘電体共振器と、その所定のモード に外部結合する外部結合手段とを備えたことによって小型で挿入損失の低い誘電体 フィルタとして用いることができる。
[0032] (12)さらに、この発明によれば、前記多重モード誘電体共振器または誘電体フィル タを高周波回路部に設けることによって小型で低損失な通信装置が得られる。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]第 1の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す斜視図である。
[図 2]同共振器で生じる複数の共振モードのうちの TE01 δ Xモードと TM01 δ Xモー ドの電磁界分布の例を示す図である。 [図 3]第 2の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す図である。
[図 4]第 3の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す図である。
[図 5]第 4の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す図である。
[図 6]第 4の実施形態に係る別の多重モード誘電体共振器の構成を示す図である。
[図 7]第 5の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の組立構造を示す斜視図であ る。
[図 8]第 6の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の主要部の構造を示す分解斜 視図および断面図である。
[図 9]第 7の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の組立構造を示す斜視図であ る。
[図 10]第 8の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の主要部の構造を示す分解 斜視図である。
[図 11]第 9の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の組立構造および主要部の 構造を示す分解斜視図である。
[図 12]同共振器と従来の支持台を備えた共振器に生じる各共振モードの周波数の 関係を示す図である。
[図 13]第 10の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図である。
[図 14]第 11の実施形態に係る誘電体フィルタの構成を示す図である。
[図 15]第 12の実施形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。
[図 16]図 1に示した多重モード誘電体共振器の TM01 δ Xモードについての等価回 路図である。
[図 17]従来の支持台を用いた多重モード誘電体共振器の構成とそれに生じる共振 モードの例を示す図である。
符号の説明
1 誘電体コア
2—キヤビティ
3 -支持棒
4一貫通孔 5 -導体棒
6 -低誘電率絶縁体プッシング
7—ネジ孔
8—凹部
9, 10—溝
11, 12, 13—貫通孔
14—ネジ
15—孔
16—ネジ孔
17—ネジ部
18—ネジ穴
21, 22—同軸コネクタ
23, 24—結合ループ
25, 26-結合ループ用導体
27, 28—中心導体
29, 30 -結合窓
40 -支持台
発明を実施するための最良の形態
[0035] この発明の第 1の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を図 1一図 12を 参照して説明する。
図 1は多重モード誘電体共振器の基本構成部分の斜視図である。但し、ここではキ ャビティの内面の立体形状をフレームで表している。この多重モード誘電体共振器は キヤビティ 2と誘電体コア 1と支持棒 3とによって構成している。キヤビティ 2は略直方 体 (六面体)形状を成している。誘電体コア 1は略直方体形状を成し、キヤビティ 2の 内部の空間の略中央に配置している。
[0036] 誘電体コア 1には、対向する二つの面間を貫通する貫通孔 12を設けていて、その 貫通孔 12に支持棒 3を揷通嵌合させている。支持棒 3は導電性を備えていて、この 支持棒 3の両端をキヤビティ 2の対向する内壁にそれぞれ接合することによって誘電 体コア 1をキヤビティ 2の内部の空間に支持している。
[0037] 図 2はこの多重モード誘電体共振器に生じる 2つの共振モードにっ 、て示して 、る 。ここで X, Υ, Zは図 1に示した三次元方向の座標軸であり、図 2では二次元の各面 における断面図をそれぞれ示している。図中の実線の矢印は電界ベクトル、破線の 矢印は磁界ベクトル、ドット記号およびクロス記号は電界または磁界の方向を示して いる。
[0038] 図 2の（A)は、円筒座標系表記で TE01 δモードである。特にこの（Α)の例では、 X 軸に垂直な面（Υ— Ζ平面に平行な面）に電界ベクトルが回るので、これを TE01 δ X モードと表す。誘電体コア 1は立方体形状であるので、同様にして Υ軸に垂直な面に 電界ベクトルが回る TEOl S yモードと、 Z軸に垂直な面に電界ベクトルが回る TE01 δ ζモードが生じる。
[0039] 図 2の（Β)は、キヤビティの対向する内壁面間に電界ベクトルが向ぐ円筒座標系表 記で TM01 δモードである。特に、この（Β)の例では、 X軸方向に電界ベクトルが向 くので、これを TM01 δ Xモードと表す。誘電体コア 1は立方体形状であるので、同様 にして Υ軸方向に電界ベクトルが向く TMOl モードと、 Z軸方向に電界ベクトルが 向く TM01 δ ζモードが生じる。これらの 3つの TM01 δモードは、ここではいずれも スプリアスモードである。
[0040] 次に、第 2の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の例を図 3に示す。これらの 多重モード誘電体共振器の図示方法は図 1の場合と同様であり、キヤビティの形状を その内壁面の立体形状を示すフレームで表している。図 1に示した例では、略立方 体形状の誘電体コア 1を用いた力 図 3の (Α)の例では略球形の誘電体コア 1を用い ている。すなわち球形の誘電体コア 1の略中心を通る貫通孔 12を設け、その貫通孔 12に支持棒 3を揷通嵌合させている。そして、支持棒 3の両端をキヤビティ 2に固定し ている。
[0041] このように誘電体コア 3が略球形であっても、互いに直交する 3つの TE01 δモード が生じる。
[0042] 図 3の（Β)の例では、円柱形状の誘電体コア 1を用いている。すなわち、円柱形状 の誘電体コア 1の円筒面を成す側面の母線に平行な中心軸上に貫通孔 12を形成し 、その貫通孔 12に支持棒 3を揷通嵌合させている。このように略円柱形状の誘電体 コア 1を用いても、互いに直交する 3つの TE01 δモードを利用することができる。
[0043] 図 3の（C)の例では、 X— Υ平面に垂直な面と平行な面とで構成される一塊りの誘電 体コア 1を用いている。このような多面体形状であっても同様にして、互いに直交する
3つの TE01 δモードが生じ、これらを禾 IJ用することができる。
[0044] 次に、第 3の実施形態に係る多重モード誘電体共振器について図 4を基に説明す る。
図 1や図 3に示した例では誘電体コアに設けた貫通孔 12の断面形状と支持棒 3の 断面形状を何れも円形としたが、誘電体コア 1の貫通孔 12と支持棒 3の断面形状を 共に矩形として、誘電体コア 1の貫通孔 12に支持棒 3が適度なかたさで嵌合するよう に寸法を定めている。
[0045] このような構造により、誘電体コア 1は支持棒 3の軸方向に移動せず軸回りにも回転 しない。そのため、キヤビティ 1内部の空間に対する誘電体コア 1の位置安定性を高 めることができる。その結果、衝撃や振動に対する電気的特性の安定ィ匕を図ることが できる。
[0046] 次に、第 4の実施形態に係る多重モード誘電体共振器について、図 5 ·図 6を参照 して説明する。
図 5において支持棒 3は誘電体材料力 成り、その長手方向の軸方向に貫通孔 4を 有し、その内面に導体膜を形成している。誘電体コア 1は支持棒 3の誘電体部分によ つて機械的に支持するようにし、貫通孔 4の内面の導体膜によってキヤビティの対向 する内壁間を電気的に短絡するようにして ヽる。
[0047] ここで、この X軸方向を向く支持棒 3でキヤビティの対向する内壁間が短絡された誘 電体共振器の TM01 δ χモードについての等価回路を図 16に示す。支持棒 3が無 い状態では等価回路は (Α)のように表される。ここで Cは誘電体コア 1を介在するキヤ ビティの対向する内壁面間のキャパシタンス成分、 Lはキヤビティ 1の導体によるイン ダクタンス成分を集中定数回路的に表している。このような並列共振回路によって Τ M01 δ Xモードの共振周波数が定まる。ところが図 5に示したように、誘電体コア 1を 貫通してキヤビティ 2の内壁面間を支持棒 3で短絡すると、図 16の（Β)に示すように、 キャパシタンス C' に対して並列にインダクタンス LSが接続されることになる。ここで L Sは支持棒 3によるインダクタンス成分である。このように支持棒 3を設けると、（A)に 示したキャパシタンス Cが小さくなつてキャパシタンス C' がわずかに残ることになる。 そのため TM01 δ Xモードの共振周波数は大きく上昇することになる。
[0048] また、この図 5に示した構造によって、誘電体コア 1に直接導電体が接することがな V、ので共振器の Qを高く保つことができる。
[0049] 図 6に示す例では、図 5の場合と同様に支持棒 3は貫通孔 4を有する円筒形状を成 し、その貫通孔 4に金属ワイヤー力も成る導体棒 5を揷通させている。誘電体コア 1は 支持棒 3によってキヤビティ 2内部の空間に機械的に支持し、導体棒 5の両端をキヤ ビティ 2の対向する内壁にそれぞれ電気的に導通 (短絡)させている。このような構造 であっても誘電体コア 1に直接導電体が接することがなく共振器の Qを高く維持でき る。また金属製のキヤビティを用い、導体棒 5の両端をキヤビティ 2に設けた孔に揷通 させて半田付けすることによって電気的導通を容易に図ることもできる。
[0050] 次に、第 5の実施形態に係る多重モード誘電体共振器について図 7を参照して説 明する。
図 7の (Α)は誘電体コアと支持棒との関係を示す分解斜視図である。 (Β)は誘電体 コア 1と支持棒 3などとから成るユニットをキヤビティ 2に固定する構造を示す斜視図で ある。
[0051] (Α)にお 、て支持棒 3は金属製の棒であり、 PTFEなどの低誘電率絶縁体材料か ら成る円柱形状の低誘電率絶縁体プッシング (以下、単に「プッシング」という。）6を 支持棒 3の中央部に嵌め込んで 、る。（当然に接着剤は用いな 、）このプッシング 6 を嵌め込んだ支持棒 3を誘電体コア 1に設けた貫通孔 11, 12にそれぞれ挿通嵌入 する。
[0052] この例では誘電体コア 1には、図における上下方向に貫通する貫通孔 11と図にお ける左右方向に貫通する貫通孔 12とを形成している。この貫通孔 11, 12は誘電体コ ァ 1内部で直接交差しな 、位置に設けて 、る。
[0053] 支持棒 3の両端にはそれぞれネジ孔 7を形成していて、図 7の（Β)に示すように、キ ャビティ 2の内部にキヤビティ 2の外側からネジ 14をネジ孔 7に螺合させることによって キヤビティ 2に誘電体コア 1と導体棒 3など力も成るユニットを固定する。
[0054] このように、導電体である支持棒 3が直接誘電体コア 1に接しな 、ので、共振器の Q を低下させることがない。し力も誘電体コア 1は誘電体セラミックス力 なり、その比誘 電率が約 80であるのに対し、プッシング 6は PTFEからなり、その誘電率は 2— 3と低 いので、支持棒 3近傍の電界エネルギーの集中を避けることができ、 Q低下抑制効 果を高めることができる。
[0055] 次に、第 6の実施形態に係る多重モード誘電体共振器について、図 8を参照して説 明する。
図 7に示した例では、 Y軸力 見た二次元上では直交する力 誘電体コア 1に対し て 2つの貫通孔 11, 12が交わらない（立体交差する）ようにした力 この図 8に示す例 では、誘電体コア 1内部で 2つの貫通孔 11, 12が直交している。
[0056] 図 8の (A)は誘電体コアと支持棒などとの関係を示す分解斜視図、 (B)は誘電体コ ァ 1の貫通孔 11, 12を通る面での断面図である。 2つの支持棒 3x, 3zが誘電体コア 1内部で交差可能なように、その交差部分に凹部 8を形成し、凹部 8同士が接するよ うに配置する。また、支持棒 3xのプッシング 6と支持棒 3zのプッシング 6同士が干渉し ないように、支持棒 3x, 3zにそれぞれ 2つずつプッシング 6を嵌合させるようにしてい る。
[0057] 誘電体コア 1、支持棒 3z, 3xおよびプッシング 6から成るユニットを組み立てる際、 まず一方の支持棒 3zに 2つのプッシング 6, 6を嵌め込み、このプッシング 6を嵌め込 んだ支持棒 3zを誘電体コア 1の一方の貫通孔 11に圧入する。次に、誘電体コア 1の 貫通孔 12にもう一方の支持棒 3xを挿入し、支持棒 3xの両端、すなわち貫通孔 12の 両端にそれぞれプッシング 6を圧入する。その際 2つの支持棒 3が直交するように、そ れぞれの凹部 8同士を重ねる。後は図 7の（B)に示した場合と同様にキヤビティ 2の 内部に、誘電体コア 1、支持棒 3z, 3x、およびプッシング 6から成るユニットを挿入し、 キヤビティの外部力もネジ止めすることによって固定する。
[0058] 図 8に示した例では、誘電体コア 1の中心を通り、且つ直交する 2つの支持棒 3z, 3 Xによって誘電体コア 1をキヤビティ内に支持するようにしたので、すなわち 2つの支 持棒 3が共に誘電体コア 1の重心を通るので、誘電体コア 1の重心軸回りの回転モー メントが支持棒 3x, 3zに与える影響をもっとも小さくでき、キヤビティ内に誘電体コア 1 をより強固に支持できる。その結果、振動や衝撃に対しての特性変動を少なくできる
[0059] 図 9は第 7の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す斜視図である 。この例では、誘電体コア 1の X, Υ, Zの 3つの軸方向にそれぞれ貫通孔 12, 13, 1 1を形成している。支持棒 3z, 3xはそのうち 2つの貫通孔 11, 12にそれぞれ挿入し ている。このように 3つの軸方向にそれぞれ貫通孔を形成したことにより、誘電体コア が Y, Z軸方向にそれぞれ対称な形状となるので、誘電体コア 1を単純な立方体 形状としても、 X軸に垂直な面に電界ベクトルが回る TE01 δ Xモードと、 Ζ軸に垂直 な面に電界ベクトルが回る TE01 δ ζモードのそれぞれの共振周波数を揃えることが できる。
[0060] 図 10は第 8の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の主要部の構成を示す分 解斜視図である。この例では、誘電体コア 1に X, Υ, Ζの軸方向に中心を通る貫通孔 12, 13, 11をそれぞれ形成し、 2つの支持棒 3ζ, 3χが誘電体コア 1の内部で直交す るようにしている。図 8に示したものと異なり、図 10の構造では、 2つの支持棒 3ζ, 3χ が挿通する貫通孔 11, 12に対して共に直交する貫通孔 13を設けている。また、貫 通孔 12を挿通する支持棒 3χには孔 15を設け、貫通孔 11を挿通するもう一方の支持 棒 3ζにはその中央部にネジ孔 16を形成している。そして貫通孔 13からネジ 14を通 し、このネジ 14で孔 15を通し、ネジ孔 16に螺合させることによって、 2つの支持棒 3ζ , 3χ同士をネジ止めするようにしている。
[0061] このような構造によって、 2つの支持棒 3ζ, 3χ同士がネジ止めによって連結される ので、 2つの支持棒 3ζ, 3χの両端に対する誘電体コア 1の位置精度が高まり、また支 持棒 3ζ, 3χの剛性が高まるので、キヤビティ内に対する誘電体コア 1の振動や衝撃 に対する位置変動が更に抑えられ、安定した特性が得られる。
[0062] 図 11は第 9の実施形態に係る多重モード誘電体共振器の構成を示す図である。こ の例では、誘電体ブロック 1に X, Υ, Ζの 3つの軸方向に貫通孔 12, 13, 11を形成 するとともに、それらの貫通孔に支持棒 3x, 3y, 3 , 3zをそれぞれ挿通させるよう にしている。この構造は図 10に示した 2つの支持棒 3z, 3x同士をネジ止めするネジ 14に代えてもう 1つの支持棒 3y, 3 を設けたものである。すなわち略等分割した 支持棒 3y, 3 を用い、 3yの端部にネジ部 17を設け、もう一方の支持棒 3 の端 部にネジ穴 18を設けて 、る。そしてネジ部 17が誘電体コア 1の内部で支持棒 3xの 中央部の孔 15を通って支持棒 3zの中央部のネジ孔 16と螺合するように組み立てる 。支持棒 3x, 3y, 3γ' , 3ζにはそれぞれプッシング 6を嵌め込んでいる。
[0063] 図 11の（Β)は (Α)に示した各部材を組み合わせて構成したユニットをキヤビティ 2 の内部に固定する構造を示している。支持棒 3x, 3y, (3 ）， 3zの端部にはそれ ぞれネジ穴を設けて 、て、キヤビティ 2の外部力もネジ 14をそれらのネジ穴に螺合さ せることによって、誘電体コア 1、支持棒 3、プッシング 6から成るユニットをキヤビティ 2 の内部の空間の中央部に固定する。
[0064] 図 12はこの多重モード誘電体共振器に生じる複数の共振モードの共振周波数に つ！、て示して!/、る。従来の支持台を用いて誘電体コアを支持するタイプの誘電体共 振器では TE01 δ X, TE01 δ y, TE01 δ zの 3つのモードの共振周波数が約 830M Hzである時、約 1. 1GHzで共振する TMOl δ x, TMOl δ y, TMOl δ zの 3つのス プリアスモードが生じる。これに対して、図 11に示したように誘電体コア 1を支持棒 3x , 3y, 3 , 3zによって支持するとともに、それらの導電性を有する支持棒 3x, 3y, 3γ' , 3ζでキヤビティ 2の対向する内壁間を短絡することによって、利用する 3つの Τ E01 δモードの共振周波数が殆ど変化することなぐスプリアスモードである上記 3つ の TMOl δモードは 3つの TE01 δモードの共振周波数より遙かに高い周波数とな る。これらの 3つの TMOl δモードの周波数は図 12の周波数レンジ内に入らなくなる ので、図 12ではその状態を「消滅」と表している。
[0065] このようにして、スプリアスモードである TMOl δ X, TMOl δ y, TMOl δ zの!、ず れのモードの共振周波数も、利用する TE01 δ X, TEOl δ y, TEOl δ zの共振周波 数から大きく離れるので、 TMOl δ X, TMOl δ y, TMOl δ zの 3つのスプリアスモー ドの影響を回避できる。
[0066] 次に、第 10の実施形態に係る誘電体フィルタについて図 13を参照して説明する。
図 13は誘電体フィルタの斜視図である。但しキヤビティ 2はその内面の立体形状の みを表すためにフレームとして図示している。また、このキヤビティ 2の内部の空間に 対する誘電体コァ 1の固定構造は既に述べた各実施形態の場合と同様である。この 例では、誘電体コア 1の Z軸方向に貫通する貫通孔 11を設けていて、この貫通孔 11 に低誘電率絶縁体プッシングを嵌め込んだ支持棒 3zを挿通させ、その支持棒 3zの 両端をキヤビティ 2に接合している。同様に、誘電体コア 1の Y軸方向に貫通する貫 通孔 13を設けて 、て、この貫通孔 13に低誘電率絶縁体プッシングを嵌め込んだ支 持棒 3yを挿通させ、その支持棒 3yの両端をキヤビティ 2に接合して ヽる。
[0067] キヤビティ 2の外面 (外部）には同軸コネクタ 21, 22を設けている。実際にはキヤビ ティ 2には当然厚みがあるが、図ではその厚みを省略している。また、同軸コネクタ 21 , 22の中心導体に結合ループ 23, 24の一端を接続し、それぞれの他端をキヤビティ 2の内面に接続している。結合ループ 23のループ面は X— Z面を向いているので、こ のループ面で Y軸方向を向く磁界が鎖交する。すなわち結合ループ 23は TEOl S y モードと磁界結合する。また結合ループ 24のループ面は X— Y面を向 ヽて 、るので、 このループ面で Z軸方向を向く磁界が鎖交する。すなわち結合ループ 24は TE01 δ ζモードと磁界結合する。
[0068] 誘電体コア 1には (Υ— X)軸方向に延びる所定深さの溝 9と、（Χ+Ζ)軸方向に延び る所定深さの溝 10をそれぞれ形成している。溝 9は X軸方向に垂直な面に電界べク トルが回る TE01 δ Xモードと Υ軸方向に垂直な面に電界ベクトルが回る TE01 δ yモ ードとの結合モードである偶モードと奇モードの周波数に差を生じさせるので、この溝 9の存在〖こより、 TE01 δ Xモードと TE01 δ yモードとが結合する。同様に、溝 10は X 軸方向に垂直な面に電界ベクトルが回る TE01 δ Xモードと Ζ軸方向に垂直な面に電 界ベクトルが回る TE01 δ ζモードとの結合モードである偶モードと奇モードの周波数 に差を生じさせるので、この溝 10の存在により、 TE01 δ Xモードと TE01 δ ζモードと が結合する。
[0069] その結果、結合ループ 23→ΤΕ01 δ y→TE01 δ χ→ΤΕ01 δ ζ→結合ループ 24 の順に結合する。結局、この誘電体フィルタは同軸コネクタ 21— 22間に 3段の共振器 を備えた帯域通過特性を有するフィルタとして作用する。
[0070] 次に、第 11の実施形態であるフィルタについて図 14を基に説明する。
図 14はフィルタの斜視図である。このフィルタは、フィルタユニット 101a, 100, 101 bを備えている。フィルタユニット 101aは Z軸方向を向く中心導体 27をキヤビティ 2の 内部に設けて半同軸共振器を構成している。中心導体 27には同軸コネクタ 21の中 心導体力も延びて中心導体 27の所定位置に接続した結合ループ用導体 25を設け て!、る。この結合ループ用導体 25と中心導体 27の根元部とで結合ループを構成し ている。もう一方のフィルタユニット 10 lbは Y軸方向を向く中心導体 28をキヤビティ 2 の内部に設けて半同軸共振器を構成している。中心導体 28には同軸コネクタ 22の 中心導体力も延びて中心導体 28の所定位置に接続した結合ループ用導体 26を設 けて 、る。この結合ループ用導体 26と中心導体 28の根元部とで結合ループを構成 している。フィルタユニット 100の構成は図 13に示したものと基本的に同様である。伹 し、図 13に示した結合ループ 23, 24に代えて結合窓 29, 30を設けている。支持棒 3y, 3zは誘電体コア 1に設けた貫通孔に嵌合させていて、その支持棒の両端をキヤ ビティ 2の壁面に固定している。
[0071] フィルタユニット 101aの半同軸共振器のモードはフィルタユニット 100の TE01 S y モードと磁界結合する。また、フィルタユニット 101bの半同軸共振器のモードはフィ ルタユニット 100の TE01 δ ζモードと磁界結合する。したがって、このフィルタ全体は , 1 + 3 + 1 = 5段の共振器が順に結合した帯域通過特性を示すフィルタとして作用 する。
[0072] このように初段と終段の共振器を半同軸共振器とし、結合ループにより強!、外部結 合をとるようにしたため、広帯域特性が容易に得られる。
[0073] 次に、第 12の実施形態として通信装置の構成を図 15を基に説明する。
図 15は上記フィルタを備えたデュプレクサおよび通信装置の構成を示すブロック図 である。送信フィルタと受信フィルタとによって、アンテナ共用器としてのデュプレクサ を構成している。そして、デュプレクサの送信信号入力ポートに送信回路、受信信号 出力ポートに受信回路をそれぞれ接続し、デュプレクサの入出力ポートにアンテナを 接続することによって、通信装置の高周波部を構成して 、る。
[0074] このように、共振器の段数が多ぐ且つ小型のフィルタを備えたことにより小型のデ ュプレクサを構成することができる。また、小型のデュプレクサを備えたことにより小型 軽量の通信装置が構成できる。

Claims

請求の範囲
[1] 導電性のキヤビティの内部に、キヤビティの内壁面力も所定の間隔を隔てて誘電体 コアを配置してなる多重モード誘電体共振器であって、
誘電体コアに貫通孔を形成し、該貫通孔に支持棒を揷通し、該支持棒をキヤビティ に固定することによって、キヤビティ内部の空間に誘電体コアを支持した多重モード 誘電体共振器。
[2] 前記支持棒は導電性を有し、該支持棒の両端がキヤビティの対向する内壁にそれ ぞれ電気的に導通して該内壁間を短絡させたことを特徴とする請求項 1に記載の多 重モード誘電体共振器。
[3] 前記貫通孔の内壁と前記支持棒との間には、絶縁性のプッシングが配置されてい ることを特徴とする請求項 2に記載の多重モード誘電体共振器。
[4] 前記プッシングは、前記誘電体コアよりも誘電率の低い材料力もなる、請求項 3に 記載の多重モード誘電体共振器。
[5] 前記キヤビティは直方体形状をなし、前記支持棒は 2本または 3本あり、各支持棒 の両端がキヤビティの互いに異なる 1対の対向する内壁にそれぞれ接合されている 請求項 1一 4のいずれかに記載の多重モード誘電体共振器。
[6] 前記誘電体コアは略直方体形状である請求項 1一 5のいずれかに記載の多重モー ド誘電体共振器。
[7] 前記支持棒の少なくとも一部は、前記誘電体コアよりも誘電率の低い誘電体材料 力もなる、請求項 1一 6のいずれかに記載の多重モード誘電体共振器。
[8] 前記支持棒は前記誘電体コアよりも誘電率の低 、材料からなる中空形状をなし、 該中空の内部に導電体が配置されていることを特徴とする請求項 1一 7にいずれか に記載の多重モード誘電体共振器。
[9] 前記貫通孔および前記支持棒は断面がそれぞれ多角形状をなす請求項 1一 8の V、ずれかに記載の多重モード誘電体共振器。
[10] 前記多重モード誘電体共振器は、 X, Υ, Zを互いに直交する 3つの座標軸としたと き、 X, Υ, Zのそれぞれの軸回りに電界ベクトルが回る 3つの TE01 δモードが励振 する ΤΕ3重モード共振器であることを特徴とする、請求項 1一 9に記載の多重モード 誘電体共振器。
[11] 請求項 1一 10のうちいずれかに記載の多重モード誘電体共振器と、該多重モード 誘電体共振器の所定のモードに外部結合する外部結合手段とを備えて成る誘電体 フイノレタ。
[12] 請求項 1一 10の 、ずれかに記載の多重モード誘電体共振器または請求項 11に記 載の誘電体フィルタを高周波回路部に設けた通信装置。
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